2025_2026学年湖北武汉经济技术开发区第一中学高一下学期3月月考物理试卷 [含解析]

这是一份2025_2026学年湖北武汉经济技术开发区第一中学高一下学期3月月考物理试卷 [含解析]，共41页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列陈述与事实相符的是（）
A. “月—地检验”表明地面物体受到的地球引力与太阳、行星间的引力遵从相同规律
B. “探究向心力大小表达式”实验，主要体现了演绎推理法
C. 卡文迪许利用扭秤实验得出万有引力与距离平方成反比的规律
D. 牛顿被称为“称量地球质量”第一人
【答案】A
【解析】
【详解】A．“月—地检验”表明地面物体受到的地球引力与太阳、行星间的引力遵从相同规律，故A正确；
B．“探究向心力大小表达式”实验，主要体现了控制变量法，故B错误；
CD．牛顿发现了万有引力定律，得出万有引力与距离平方成反比的规律，卡文迪许利用扭秤实验测得引力常量，因此卡文迪许被称为“称量地球质量”第一人，故CD错误。
故选A。
2. 假如地球自转角速度增大，下列说法正确的是（ ）
A. 放在赤道地面上的物体万有引力增大B. 放在赤道地面上的物体重力减小
C. 放在两极地面上的物体重力减小D. “一昼夜”时间不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．地球的质量和半径都没有变化，故对赤道上物体的万有引力大小保持不变，A错误；
BC．地球绕地轴转动，在赤道处的重力为
则当地球自转角速度变大时，放在赤道地面上的物体重力减小；在两极点，物体转动半径为0，转动所需向心力为0，此时物体的重力与万有引力相等，故转速增加两极点的重力保持不变，B正确，C错误；
D．地球自转角速度增大，则周期变小，即“一昼夜”时间变短，选项D错误。
故选B。
3. 两个大小相同的实心均质小铁球，紧靠在一起时它们之间的万有引力为F。若两个半径3倍于小铁球的实心均匀大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为（ ）
A. 81FB. 27FC. 9FD.
【答案】A
【解析】
【详解】设两个大小相同的实心小铁球的质量都为m，半径为r，根据万有引力公式得：
根据可知，半径变为原来的3倍，质量变为原来的27倍。所以若将两半径为小铁球半径3倍的实心大铁球紧靠在一起时，万有引力
故选A。
4. 2025年5月29日凌晨1时31分，天问二号在西昌卫星发射中心成功发射，其主要任务之一是完成对小行星2016HO3的伴飞、取样并返回地球。如图所示，Ⅰ轨道和Ⅱ轨道为其中的两个轨道，下列说法正确的是（ ）
A. 天问二号在Ⅰ轨道上运行时加速度可能为零
B. 天问二号在Ⅱ轨道上运行的周期大于在Ⅰ轨道上运行的周期
C. 天问二号在Ⅱ轨道上通过P点时的速度小于通过N点时的速度
D. 天问二号在Ⅰ轨道上通过P点时的速度大于在Ⅱ轨道上通过P点时的速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．天问二号在Ⅰ轨道上运行时做曲线运动，加速度不可能为零，故A错误；
B．天问二号在Ⅰ轨道上运行的半长轴大于在Ⅱ轨道上运行的半长轴，根据开普勒第三定律可知，天问二号在Ⅰ轨道上运行的周期大于在Ⅱ轨道上运行的周期，故B错误；
C．天问二号从P点到N点做减速运动，在Ⅱ轨道上通过P点时的速度大于通过N点时的速度，故C错误；
D．Ⅱ轨道相对于Ⅰ轨道是低轨道，由高轨道变轨到低轨道需要在切点位置减速，所以天问二号在Ⅱ轨道上通过P点时的速度小于在Ⅰ轨道上通过P点时的速度，故D正确。
故选D。
5. 我国自行研制北斗三号卫星导航系统由3颗地球静止轨道卫星（GEO）、3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）和24颗中圆地球轨道卫星（MEO）组成，2020年已正式覆盖全球，其具有GPS系统没有的通信功能。将地球看成质量分布均匀的球体，下列说法正确的（ ）
A. 地球静止轨道卫星与地面上的点线速度大小相等，所以看起来是静止的
B. 倾斜地球同步轨道卫星有可能保持在湖北襄阳的正上方
C. 卫星运行的线速度可能大于第一宇宙速度
D. 赤道上物体随地球自转的向心加速度比同步卫星向心加速度小
【答案】D
【解析】
【详解】A．地球静止轨道卫星与地面上的点角速度相等，由线速度公式
可知，卫星轨道半径远大于地球半径，因此卫星线速度远大于地面点的线速度，故A错误；
B．倾斜地球同步轨道卫星的轨道平面不与赤道平面重合，会沿南北方向做周期性运动，无法始终保持在襄阳（北纬地区）正上方，故B错误；
C．由万有引力提供向心力得
，第一宇宙速度是近地卫星环绕速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，所有轨道半径大于地球半径的卫星运行线速度均小于第一宇宙速度，故C错误；
D．赤道上物体与同步卫星角速度相等，由向心加速度公式
可知，同步卫星轨道半径更大，向心加速度更大，即赤道上物体随地球自转的向心加速度更小，故D正确。
故选D。
6. 位于贵州的“中国天眼”（FAST）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST可以测量地球与木星之间的距离。当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍。若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为（ ）
A. 年B. 年C. 年D. 年
【答案】A
【解析】
【分析】考查开普勒第三定律。
【详解】设地球与太阳的距离为R1，木星与太阳的距离为R2，由地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍可得
由开普勒第三定律
地球公转周期为一年，得
故 BCD项错误A项正确。
故A
7. “双星系统”由相距较近的两颗恒星组成，每颗恒星的半径远小于两颗恒星之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体，它们在相互间的万有引力作用下绕某一点做匀速圆周运动。某一双星系统如图所示，A恒星的质量为，B恒星的质量为，A恒星的轨道半径为，B恒星的轨道半径为，下列说法正确的是（）
A一定小于
B. 轨道半径为的星球线速度更大
C. 若双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大
D. 只要测得双星之间的距离L和双星周期T，即可计算出某一颗星的质量
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据万有引力提供向心力可得
因，则有，故A错误；
B．由于角速度相等，根据可知，轨道半径为的星球线速度更小，故B错误；
C．根据
可得
可知若双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大，故C正确；
D．由
可知，只要测得双星之间的距离和双星周期，即可计算出两星的质量之和，但不可计算出某一颗星的质量，故D错误。
故选C。
二、多选题（本题共3小题，每小题4分，共12分。有多项符合题目要求，全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
8. 有、、、四颗地球卫星，还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，是近地轨道卫星，是地球静止卫星，是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图，则（ ）
A. 的向心加速度等于重力加速度B. 在相同时间内转过的弧长最长
C. 在4小时内转过的圆心角是D. 的运动周期不可能是20小时
【答案】BD
【解析】
【详解】A．a随地球自转，由于万有引力分为两部分，一部分为重力，一部分充当向心力，所以其向心加速度不为g，A错误；
B．万有引力提供向心力
得
则知卫星的半径越大，线速度越小，所以b的线速度最大，相同时间内转过的弧长最长，B正确；
C．c是地球静止卫星，周期是小时，则c在小时内转过的圆心角是
C错误；
D．由开普勒第三定律知，卫星的轨道半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期小时，不可能是小时，D正确。
故选BD。
9. 足球运动员训练罚点球，足球放置在球门中央的正前方O点。两次射门，足球均恰好水平击中横梁上的a、b两点，a为横梁中点．如图所示，不计空气的作用效果，则足球（）
A. 从射出到打到a、b两点的时间一定是
B. 从射出到打到a、b两点的时间一定是
C. 在被踢出时速度与水平方向的夹角（小于）
D. 到达a、b两点瞬间的速度大小
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．足球均恰好水平击中横梁上的a、b两点，则在a、b两点足球的竖直速度都为零，两次射门足球运动的竖直距离相同，在竖直方向由匀变速直线运动规律得
可知
选项AB错误；
D．由几何关系可知到达b点的足球水平位移较大，水平方向根据
可知到达a、b两点瞬间速度
选项D正确；
C．在被踢出时速度与水平方向的夹角的正切值为
可知足球在被踢出时速度与水平方向的夹角
选项C正确。
故选CD。
10. 在X星球表面宇航员做了一个实验：如图甲所示，轻杆一端固定在O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，小球运动到最高点时，受到的弹力为F，速度大小为v，其图像如图乙所示。已知X星球的半径为，引力常量为G，不考虑星球自转，则下列说法正确的是（ ）
A. X星球的第一宇宙速度
B. X星球的密度
C. X星球的质量
D. 环绕X星球的轨道离星球表面高度为的卫星周期
【答案】CD
【解析】
【详解】A．小球在最高点时有
所以可得
将图线与横轴交点代入则得
则X星球的第一宇宙速度为
A错误；
BC．根据
则X星球的质量为
X星球的密度为
B错误，C正确；
D．根据
解得
则环绕X星球运行的离星球表面高度为的卫星
则代入可得周期
D正确。
故选CD。
三、实验题
11. 在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中，如图甲所示，细绳的悬点刚好与一个竖直的刻度尺的零刻度线平齐。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时刚好位于圆心。用手带动钢球，设法使它刚好对纸面无压力，且沿纸上某个半径为r的圆周运动，钢球的质量为m，重力加速度为g。
（1）用停表记录运动n圈的总时间为t，那么钢球做圆周运动时的向心力表达式为＝____________。
（2）通过刻度尺测量钢球运动的轨道平面距悬点的高度为h，那么钢球做圆周运动时外力提供的向心力表达式为F＝____________。
（3）改变钢球做圆周运动的半径，多次实验，得到如图乙所示的关系图像，可以达到粗略验证向心力表达式的目的，该图线的斜率表达式为k＝____________。
【答案】（1）
（2）mg
（3）
【解析】
【小问1详解】
用秒表记录运动n圈的总时间为t，则小球做圆周运动的周期
那么小球做圆周运动时需要的向心力表达式为
【小问2详解】
对转动的小球受力分析可知，小球受重力和绳子的拉力，合力提供向心力，设绳子与竖直方向的夹角为，即
【小问3详解】
根据
可得
由图可知
12.
（1）卡文迪什利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：如图所示，横梁一端固定有一质量为m、半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m、半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离为L，两球间的万有引力大小为F，则可以表示出引力常量_____。
（2）已知某天体半径为R，现要测得该天体质量，用如图甲所示装置做了如下实验：悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10s，照片中坐标为物体运动的实际距离，已知引力常量为G，则：
①由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度g为_____m/s2；（保留两位有效数字）。
②该星球质量为_____。（用G、R、g表示）
【答案】（1）
（2） ①. 8.0 ②.
【解析】
【小问1详解】
根据万有引力定律
解得引力常量
【小问2详解】
[1]根据
解得
[2]根据
解得
四、解答题
13. 北京时间2022年11月30日7时33分，神舟十四号航天员乘组与神舟十五号航天员乘组在天和核心舱内顺利会师，六名中国航天员在中国人自己的“太空家园”里留下了一张足以载入史册的太空合影！已知天和核心舱在距地球表面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，忽略其他天体的引力作用和地球自转的影响。求：
（1）天和核心舱绕地球做匀速圆周运动的周期T；
（2）地球的第一宇宙速度v。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）核心舱做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有
在地球表面有
解得
（2）地球第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，则有
结合上述解得
14. 2024年5月28日18时58分，经过约8.5小时的出舱活动，神舟十八号乘组航天员叶光富、李聪、李广苏密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。空间机械臂作为在轨支持、服务的一项关键技术，对空间科学的应用和发展起到了很大的带动作用。空间站上安装的机械臂不仅可以维修、安装空间站部件，还可以发射、抓捕卫星。如图所示，若空间站在半径为r的轨道上做匀速圆周运动。从空间站伸出长为d的机械臂，微型卫星放置在机械臂的外端。在机械臂的作用下，微型卫星、空间站、地球在同一直线上，微型卫星与空间站同步做匀速圆周运动。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，微型卫星质量为m，求：
（1）地球的质量及平均密度；
（2）空间站所在轨道处的重力加速度；
（3）机械臂对微型卫星的作用力大小（忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸）。
【答案】（1）；；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）在地球表面质量为物体，重力由万有引力提供
则
由
，
可得地球的平均密度
（2）设空间站质量为，则有
联立，解得
（3）对空间站有
对质量为m的微型卫星有
联立，解得
15. 如图所示。甲、乙为地球赤道面内围绕地球运转的通讯卫星。已知甲是与地面相对静止的静止卫星；乙的运转方向与地球自转方向相反，轨道半径为地球半径的2倍，周期为T，在地球赤道上的P点有一位观测者，观测者始终相对于地面静止。若地球半径为R，地球的自转周期为。求：
（1）卫星甲距离地面的高度；
（2）若某一时刻卫星乙刚好在P点的观察者的正上方，则至少再经多长时间卫星乙会再次经过该观察者的正上方？
（3）若甲、乙之间可进行无线信号通讯，不计信号传输时间，甲卫星对地球的最大视角为θ，则甲、乙卫星间信号连续中断的最长时间是多少？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）甲乙两卫星均受万有引力提供向心力，由开普勒第三定律有
解得卫星甲距离地面的高度为
（2）乙卫星和观察者反向转动，则圈数和等于1时相遇，有
解得
（3）甲卫星与地面上的P点同步，考虑甲与乙的相对运动，如图所示
解得信号连续中断的最长时间为